Didattica circolazione atmosferica

Pillole di DIDATTICA: la CIRCOLAZIONE atmosferica generale ( Introduzione )

Se consideriamo un modello statico della Terra, poichè il calore ricevuto dalla Terra dal Sole non è uniforme, l'aria calda dalla fascia compresa tra i due tropici, si dovrebbe dirigere verso le zone polari, scendere al suolo alle latitudini polari e poi ritornare verso la zona equatoriale.

Osserviamo però che questo meccanismo è più complesso per vari fatttori che vedremo di seguito. Principalmente l'effetto più complesso che ci fa deviare da questo modello è la rotazione dell'asse terrestre. Dunque a causa del movimento di rotazione, una massa d'aria che si sposta sulla superficie terrestre subisce una deviazione ( in accordo con la legge di Ferrel ).

In realtà, il movimento delle masse d'aria a prevalente componente orizzontale che prende origine da una differenza di pressione atmosferica tra due aree, prende il nome di VENTO.

I venti principalmente tendono a ristabilire quell'equilibrio barico spostandosi parallelamente alla superficie terrestre dalle zone a maggiore pressione a quelle a minore pressione atmosferica.

Un famoso meteorologo olandese C. Buys-Ballott del XIX secolo, comprese che i venti tendono a soffiare secondo una direzione inclinata di 25-30° rispetto alle isobare che collegano le zone di alta pressione a quelle di bassa pressione.

Tra il suolo, l'atmosfera e gli oceani avvengono continui scambi di energia. Sappiamo che l'assorbimento di calore da parte dell'atmosfera non è uniforme, di conseguenza vengono a crearsi delle differenze anche importanti di temperatura tra una zona e l'altra, ovvero gradienti termici orizzontali, a cui corrispondono gradienti barici orizzontali, in poche parole differenze di pressione.

L'atmosfera assorbe calore dalla superficie terrestre, questo calore fa aumentare la sua energia potenziale, quindi la sua capacità di svolgere un lavoro, come spostare delle masse d'aria.

L'aria calda in generale si trova più vicina al suolo . Dato che essa è meno densa e più leggera di quella fredda, tende a portarsi verso l'alto; l'aria che sale è sottoposta a una pressione sempre minore e si espande perchè le particelle che la compongono possono distribuirsi in un volume maggiore.

L'aria che è salita verso l'alto viene sostituita da aria più fredda e più densa che si dirige verso il basso: si instaura così una circolazione verticale convettiva.

Questo meccanismo appena descritto, si verifica continuamente nell'atmosfera terrestre, ed è alimentato dal calore solare. Alla base di una colonna d'aria ascendente si forma una zona di bassa pressione ( AREE CICLONICHE ); mentre dove l'aria scende verso il suolo si forma una zona di alta pressione ( AREE ANTICICLONICHE ).

Vediamo ora quali sono i fattori che regolano i moti atmosferici.

La circolazione generale dell'atmosfera è regolata da alcuni fattori, tra i principali riconosciamo:

- La forza dovuta al gradiente barico orizzontale

-L'attrito con la superficie terrestre

-L'effetto di Coriolis

Partiamo con l'esaminare il primo punto.

1) Quando in due luoghi vicini si verifica una differenza di pressione, l'aria si sposta dalle zone a pressione più alta verso le zone a pressione più bassa per ristabilire l'equilibrio. Se le isobare ( linee che uniscono i punti con uguale pressione atmosferica al livello del mare ) risultano molto ravvicinate, la differenza di pressione tra due punti risulterà maggiore, pertanto si registrerà un trasferimento delle masse aeree più velocemente.

Con la definizione di gradiente barico orizzontale andiamo a illustrare il rapporto tra la differenza di pressione che intercorre tra due punti e la loro distanza. Il gradiente è la forza principale che origina e alimenta il vento.

2) L'attrito con la superficie terrestre.

L'attrito delle masse di aria con la rugosità della superficie terrestre contribuisce a modificare i loro movimenti.

Solo i livelli dell'atmosfera più bassi ( primi 1000/1500 metri ) sono influenzati dall'attrito. Anche la forza di attrito è proporzionale alla velocità del vento ma diretta nel verso opposto.

3) L'effetto di Coriolis.

La dinamica dei fluidi si basa su una forza che sposta masse di fluido nell'atmosfera da zone di alta pressione a zone di bassa pressione. Tale forza è direttamente proporzionale al gradiente barico orizzontale. La direzione del flusso generato è parallela al gradiente.

Analisi accurate, hanno però mostrato come a latitudini non equatoriali tale schema non viene rispettato dai moti atmosferici; ciò è causato dal moto di rotazione della Terra attorno al proprio asse che crea una forza deviatrice detta << Accelerazione di Coriolis >>.

Tale forza risulta massima ai poli e nulla all'equatore. Essa fa deviare verso destra nell'emisfero settentrionale e verso sinistra in quello meridionale le masse d'aria che si muovono per differenza di pressione.

Quando la pressione è stazionaria in un campo, lo spostamento delle masse d'aria avviene con velocità costante, detta geostrofica, diretta lungo le isobare.

Emanuele Valeri

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